DE19650481C2 - Spannvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung zum lösbaren Span­ nen von Gegenständen, z. B. Werkzeuge, Werkzeugaufnahmen, Meßge­ räte oder Werkstücke,

• - mit einer Spannfedereinrichtung, die mit einer in einer axialen ersten Kraftrichtung wirksamen Federkraft ein axial bewegbares Übertragungsglied beaufschlagt und über dieses mittelbar oder unmittelbar mit einer Spannkraft auf den zu spannenden Gegenstand einwirkt,
• - mit einer Beaufschlagungseinrichtung zur Erzeugung einer das Übertragungsglied entgegen der Federkraft in einer entgegengesetzten axialen zweiten Kraftrichtung beauf­ schlagenden Lösekraft, die ein in zwei einander entgegen­ gesetzten axialen Bewegungsrichtungen bewegbares Beauf­ schlagungsglied aufweist, wobei das Übertragungsglied und das Beaufschlagungsglied in den beiden axialen Bewegungs­ richtungen relativ zueinander verlagerbar sind,
• - mit einer an dem Beaufschlagungsglied vorgesehenen, mit Bezug zu den Bewegungsrichtungen geneigt verlaufenden er­ sten Schrägflächenanordnung, der eine an dem Übertragungs­ glied vorgesehene, eine entgegengesetzte Neigung aufwei­ sende zweite Schrägflächenanordnung mit Abstand gegenüber­ liegt,
• - und mit einer sich zwischen den beiden Schrägflächenanord­ nungen befindenden und an diesen anliegenden, zur Kraftum­ lenkung dienenden Wälzkörperanordnung.

Eine Spannvorrichtung dieser Art geht aus der DE 39 36 122 C1 hervor. Diese wird im Zusammenhang mit einer Werkzeugmaschine verwendet, um unmittelbar oder unter Verwendung geeigneter Werkzeugaufnahmen ein momentan benötigtes Bearbeitungswerkzeug festlegen zu können. Die Spannvorrichtung kann Bestandteil der Werkzeugmaschine oder eines an dieser anzuordnenden Bearbei­ tungskopfes sein.

Die bekannte Spannvorrichtung ist mit einer Kraftübersetzung und einer Verriegelungseinrichtung ausgestattet. Die zum Span­ nen erforderliche Spannkraft wird von einer Spannfedereinrich­ tung geliefert, die auf ein von einer axial verschiebbaren Spannhülse gebildetes Übertragungsglied einwirkt, an dem eine in Spannrichtung weisende Schrägflächenanordnung vorgesehen ist. Letzterer liegt eine weitere Schrägflächenanordnung gegen­ über, die sich an einem Beaufschlagungsglied befindet, das an einer an einer Spannzange angreifenden Spannstange vorgesehen ist. Zwischen den beiden Schrägflächenanordnungen befindet sich eine von mehreren Kugeln gebildete Wälzkörperanordnung, die noch mit weiteren gehäusefesten Schrägflächen zusammenarbeiten kann. Durch das Zusammenwirken der Wälzkörperanordnung mit den verschiedenen Schrägflächen wird eine Verstärkung der von der Spannfedereinrichtung auf das Beaufschlagungsglied und somit auf das zu spannende Werkzeug ausgeübten Spannkraft erreicht, verbunden mit einer durch Selbsthemmung hervorgerufenen Verrie­ gelung der Spannstellung. Zum Lösen des Werkzeuges wird das Be­ aufschlagungsglied z. B. durch Fluidbeaufschlagung entgegen der Federkraft der Spannfedereinrichtung verlagert und übt über die Wälzkörperanordnung eine entsprechend gerichtete Lösekraft auf das Übertragungsglied aus, so daß die Spannfedereinrichtung komprimiert wird. Dabei tritt gegen Ende des Lösevorganges er­ neut eine durch das Zusammenwirken der Wälzkörperanordnung mit den Schrägflächen hervorgerufene Kraftverstärkung auf.

Zwar ermöglicht die bekannte Spannvorrichtung die Erzeugung ho­ her Spannkräfte, erfordert aber wenigstens zu Beginn des Löse­ vorganges auch die Erzeugung hoher Lösekräfte und eine dement­ sprechend groß dimensionierte Beaufschlagungseinrichtung und der zugehörigen Antriebseinrichtung, beispielsweise eines hydraulischen Arbeitszylinders. Darüberhinaus ist mit der be­ kannten Konstruktion eine verhältnismäßig große Baulänge der Spannvorrichtung verbunden.

Ähnliches gilt für die aus der DE 33 36 111 C1 bekannte Spann­ vorrichtung. Auch sie verfügt über mehrere Schrägflächenanord­ nungen, die mit einer Wälzkörperanordnung zusammenarbeiten, so daß die Spannstellung durch hohe Selbsthemmungskräfte gesichert ist. Allerdings findet beim Lösevorgang eine Kraftübersetzung nicht statt und das zum Aufbringen der Lösekraft erforderliche, von einer Klemmhülse und einem Kolben gebildete Beaufschla­ gungsglied wirkt beim Lösevorgang unmittelbar auf das von einem Spannbolzen gebildete Übertragungsglied und die sich an diesem abstützende Spannfedereinrichtung ein. Eine im Vergleich zur Spannvorrichtung der DE 39 36 122 C1 erzielte leichte Reduzie­ rung der Baulänge wird somit durch den vollständigen Entfall einer den Lösevorgang unterstützenden Kraftübersetzung erkauft.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Spannvor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auch bei hohen Spannkräften nur geringe Lösekräfte erfordert und zugleich eine Verringerung der Längenabmessungen gestattet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Spannvorrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß sich die beiden Schrägflächenanordnungen quer zu den beiden axialen Bewegungs­ richtungen gegenüberliegen und in der ersten Kraftrichtung aus­ einanderlaufen, wobei sich die Wälzkörperanordnung entgegen der von den Schrägflächenanordnungen auf sie ausgeübten Axialkraft an einer axial vorgelagerten Anschlageinrichtung in Querrich­ tung beweglich abstützt und bei einer im Sinne der Erzeugung der Lösekraft erfolgenden Verlagerung des Beaufschlagungsglie­ des eine entgegengesetzt gerichtete Verlagerung des von der Spannfedereinrichtung beaufschlagten Übertragungsgliedes her­ vorruft.

Somit liegt eine Spannvorrichtung vor, bei der die zum Freige­ ben eines gespannten Gegenstandes erforderliche Lösekraft unter Zwischenschaltung einer besonders effektiven Kraftübersetzungs­ maßnahme ausgeübt wird, die mit einer Kraftrichtungsumkehr ver­ bunden ist. Das Beaufschlagungsglied wirkt zum Komprimieren der Spannfedereinrichtung mit der an ihm vorgesehenen Schrägflä­ chenanordnung auf die Wälzkörperanordnung ein, die sich infolge ihrer an der Anschlageinrichtung auftretenden Abstützung in Querrichtung verlagert und dabei so auf die zweite Schrägflä­ chenanordnung des von der Spannfedereinrichtung beaufschlagten Übertragungsgliedes drückt, daß sich letzteres entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Beaufschlagungsgliedes verlagert. Dies ermöglicht in Verbindung mit einer bei Bedarf sehr großen Kraftübersetzung die Realisierung einer relativ kurzen Bau­ weise. Man kann daher auf eine verhältnismäßig klein bauende Beaufschlagungseinrichtung zurückgreifen, selbst wenn eine ver­ hältnismäßig kräftige Spannfedereinrichtung zur Anwendung ge­ langen sollte.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Un­ teransprüchen hervor.

Zweckmäßigerweise verfügt die Spannvorrichtung über ein in den beiden Bewegungsrichtungen verlagerbares Spannglied, das auf den zu spannenden Gegenstand mittelbar oder unmittelbar einwir­ ken kann und auf das durch das Übertragungsglied eine der Fe­ derkraft der Spannfedereinrichtung entgegengesetzte Spannkraft ausgeübt wird, um den betreffenden Gegenstand festzuspannen. Hierbei ist zweckmäßigerweise eine Verriegelungseirichtung vor­ handen, die ein vorzugsweise von dem Übertragungsglied gebilde­ tes Betätigungsglied aufweist und die über mindestens ein Ver­ riegelungselement verfügt, das mit dem Betätigungsglied derart gekoppelt ist, daß es bei durch das Beaufschlagungsglied verur­ sachter Verlagerung des Übertragungsgliedes aus einer zuvor eingenommenen, mit dem Spannglied zusammenarbeitenden Ver­ riegelungsstellung in eine ein axiales Verlagern des Spannglie­ des ermöglichende Entriegelungsstellung bewegt wird.

Die Verriegelungseinrichtung ermöglicht zweckmäßigerweise ein axial unbewegbares formschlüssiges Verriegeln des Spanngliedes in seiner Spannstellung, wobei das Spannglied zweckmäßigerweise gegen eine gehäusefeste Anlagefläche gedrückt wird, um eine ex­ akte und stets reproduzierbare Axiallage zu gewährleisten. Die Betätigung der Verriegelungseinrichtung erfolgt vorzugsweise selbsttätig, indem sie aus der Relativbewegung zwischen dem Be­ aufschlagungsglied und dem Übertragungsglied abgeleitet ist, so daß sich ein Fremdeingriff oder zusätzliche Steuereinrichtungen erübrigen.

Die Verriegelungseinrichtung umfaßt zweckmäßigerweise einen hülsenähnlich ausgebildeten Führungskörper, der am Spannvor­ richtungsgehäuse festgelegt ist und der über wenigstens einen Führungsschlitz verfügt, in dem ein insbesondere zylindrisches längliches Verriegelungselement zwischen einer Verriegelungs­ stellung und einer Entriegelungsstellung bewegbar geführt ist. In der Verriegelungsstellung erfolgt eine Fixierung unter Ver­ mittlung des Übertragungsgliedes, das hier als Drückelement wirkt und mittelbar oder unmittelbar ein jeweiliges Verriege­ lungselement beaufschlagt und hält. Der Führungskörper über­ nimmt vorzugsweise überdies die Funktion der Anschlageinrich­ tung, wobei er die Wälzkörpereinrichtung mit einer stirnseiti­ gen Anschlagfläche abstützen kann.

Durch die Verriegelungseinrichtung ist zweckmäßigerweise eine Spannkraftübersetzung möglich, die vorzugsweise im Bereich zwischen 1 : 33 und 1 : 78 liegt. Auf diese Weise kann auf eine kleine und möglichst schwach ausgelegte Spannfedereinrichtung zurückgegriffen werden.

Das Beaufschlagungsglied und das Spannglied sind einander zweckmäßigerweise derart zugeordnet, daß das Beaufschlagungs­ glied ausgehend von einer Ausgangsstellung, in der das Spann­ glied gleichzeitig die Spannstellung einnimmt, unter Vermitt­ lung der Beaufschlagungseinrichtung eine zum Spannglied gerich­ tete erste Hubphase ausführen kann, in der es unabhängig vom Spannglied, von diesem bewegungsentkoppelt, bis zur axialen An­ lage an diesem Spannglied verlagert wird. Gleichzeitig findet hierbei durch das mit dem Beaufschlagungsglied zusammenwirkende Übertragungsglied ein Umschalten der Verriegelungselemente aus der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung statt. In der sich an diese Zwischenstellung anschließenden weiteren Hubphase des Beaufschlagungsgliedes ist das Beaufschlagungs­ glied mit dem Spannglied bewegungsgekoppelt und vermag dieses in die Freigabestellung zu verlagern, wobei das beaufschlagte Spannglied zweckmäßigerweise dazu herangezogen wird, um den gespannten Gegenstand - zum Beispiel eine Werkzeugaufnahme - mit einer Schubkraft zu beaufschlagen und aus einem eventuellen Spannsitz - zum Beispiel aus einem Spannfutter oder aus einer Arbeitsspindel - auszustoßen.

Eine besonders gleichmäßige Kraftübertragung ergibt sich, wenn die einander zugeordneten Schrägflächenanordnungen jeweils von einer konischen, kegeligen Fläche gebildet sind.

Es ist ferner von Vorteil, wenn die erste Schrägflächenanord­ nung am Außenumfang des Beaufschlagungsgliedes angeordnet ist und das Übertragungsglied das Beaufschlagungsglied koaxial um­ schließt, wobei sich die zweite Schrägflächenanordnung am In­ nenumfang des Übertragungsgliedes befindet.

Das Spannglied ist zweckmäßigerweise als Zugelement ausgebil­ det, das bei Aktivierung durch die Spannfedereinrichtung eine zum Spannen des betreffenden Gegenstandes erforderliche Zug­ kraft ausübt.

Die Spannfedereinrichtung ist zweckmäßigerweise als Druckfeder­ einrichtung ausgebildet. Hier kommt insbesondere eine Schrau­ bendruckfeder oder ein Tellerfederpaket infrage.

Um eine besonders kompakte Anordnung zu erzielen, kann die Spannfedereinrichtung das Längserstreckung aufweisende Beauf­ schlagungsglied koaxial umfassen. Das Beaufschlagungsglied kann hier besonders einfach mit einer Antriebseinrichtung gekoppelt werden, von der die der Spannkraft entgegengesetzte Freigabe­ kraft abgeleitet wird.

Die Wälzkörperanordnung umfaßt zweckmäßigerweise eine Mehrzahl von auf einer Kreislinie verteilt angeordneten Kugelkörpern. Bei Betätigung der Spannvorrichtung ändern die Wälzkörper ihre Axialposition vorzugsweise nicht, sie rollen vielmehr an den sich in Gegenrichtung bewegenden Schrägflächenanordnungen ab, wobei sie gleichzeitig in Querrichtung an der sie axial fixie­ renden Anschlageinrichtung abgleiten.

Um das Spannglied aus der Spannstellung, in der es durch die Spannkraft der Spannfedereinrichtung gehalten wird, in die Freigabestellung zu verlagern, verfügt die Beaufschlagungsein­ richtung zweckmäßigerweise über eine geeignete Antriebseinrich­ tung, die einen einfachen mechanischen Aufbau haben kann, vor­ zugsweise jedoch als fluidbetätigte, insbesondere hydraulische Antriebseinrichtung ausgebildet ist. Aufgrund der für die Kraftumlenkung getroffenen Maßnahmen sind die seitens der Be­ aufschlagungseinrichtung aufzubringenden Kräfte verhältnismäßig gering, so daß entsprechend kleine Baugrößen verwendbar sind, die einen kostengünstigen Aufbau ermöglichen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeich­ nung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Spann­ vorrichtung im Zusammenhang mit einem Spannfut­ ter im Längsschnitt, wobei oberhalb der Mittel­ achse die Freigabestellung und unterhalb der Mittelachse die Spannstellung des Spanngliedes gezeigt ist,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der Anordnung aus Fig. 1 im Bereich der Schrägflächenanordnungen,

Fig. 3 das Beaufschlagungsglied und den mit diesem zu­ sammenwirkenden Abschnitt des beim Ausführungs­ beispiel mehrteilig aufgebauten Spanngliedes in Einzeldarstellung und im voneinander getrennten Zustand, und

Fig. 4 zwei wesentliche Bestandteile der mit dem Spann­ glied zusammenwirkenden Verriegelungseinrichtung in Einzeldarstellung im Längsschnitt und eben­ falls in voneinander getrennter Stellung.

Die aus der Zeichnung hervorgehende Spannvorrichtung 1 verfügt über ein beispielsgemäß mehrteiliges Spannvorrichtungsgehäuse 2 an dessen vorderem Ende ein Spannfutter 3 angeordnet ist. Die Spannvorrichtung 1 kann über ihr Spannvorrichtungsgehäuse 2 beispielsweise in einer Bearbeitungsmaschine oder dem Bearbei­ tungskopf einer solchen Maschine angeordnet werden. Bei ent­ sprechender Ausgestaltung der Maschine oder des Bearbeitungs­ kopfes kann auch deren Spindel bzw. Arbeitsspindel unmittelbar das Spannvorrichtungsgehäuse 2 bilden. Jedenfalls kann die Spannvorrichtung 1 für sich allein in der abgebildeten Form benutzt werden, vorzugsweise aber auch als Einbau-Spannvor­ richtung, indem sie in eine Bearbeitungsmaschine, einen Bear­ beitungskopf oder einen sonstigen Maschinenbestandteil einge­ baut wird. Ferner ist es möglich, ein einteiliges Spannvorrich­ tungsgehäuse 2 zu verwenden.

Die Spannvorrichtung 1 dient zum lösbaren Festspannen beliebi­ ger Gegenstände 4 in dem Spannfutter 3. Beim Ausführungsbei­ spiel ist der zu spannende Gegenstand 4 eine als solches be­ kannte Werkzeugaufnahme 5, an der ein nicht näher dargestelltes Bearbeitungswerkzeug - beispielsweise ein Bohr- oder Fräswerk­ zeug - festlegbar ist, oder die einen einstückigen Bestandteil eines derartigen Bearbeitungswerkzeuges bilden kann. Auch be­ liebige andere Gegenstände, die gestaltungsmäßig an das Spann­ futter 3 angepaßt sind, können lösbar festgespannt werden. Hier ist beispielsweise an zu bearbeitende Werkstücke, an Meßzeuge oder Meßgeräte gedacht.

Die beim Ausführungsbeispiel als zu spannender Gegenstand 4 vorgesehene Werkzeugaufnahme 5 ist eine sogenannte HSK-Werk­ zeugaufnahme nach DIN 69893. Sie verfügt an der Rückseite über einen im Innern hohl ausgebildeten Spannschaft 6, der eine sich zum freien Ende hin leicht kegelig verjüngende Außenumfangsflä­ che 7 aufweist.

Das vom kopfseitigen Abschnitt des Spannvorrichtungsgehäuses 2 gebildete Spannfutter 3 verfügt über eine zur Stirnseite offene Spannaufnahme 8, insbesondere gemäß DIN 69063-1, die sich axial nach innen hin ebenfalls leicht konisch verjüngt. Ihre Innenum­ fangsfläche 12 und die konische Außenumfangsfläche 7 des Spann­ schaftes 6 sind so aufeinander abgestimmt, daß bei eingesteck­ ter, jedoch noch nicht festgespannter Werkzeugaufnahme 5 zwi­ schen einer an der Stirnseite des Spannfutters 3 neben der Öff­ nung der Spannaufnahme 8 befindlichen Plananlagefläche 13 und einer dieser zugewandten, an der Werkzeugaufnahme 5 vorgese­ henen Gegenanlagefläche 14 ein in der Zeichnung nicht näher ge­ zeigter axialer Spalt vorliegt. Zum Spannen wird der Gegenstand 4 - hier: die Werkzeugaufnahme 5 - durch ein mittelbar oder un­ mittelbar an ihm angreifendes Spannglied 15 bis zur gegenseiti­ gen Anlage der vorgenannten Flächen 13, 14 in die Spannaufnahme 8 hineingezogen. Dabei ergibt sich ein spielfreier, exakt zen­ trischer Sitz mit zugleich fest vorgegebener Axialposition des Gegenstandes 4.

Das Spannglied 15 des Ausführungsbeispiels ist als Zugelement ausgebildet. Es wird zum Spannen des Gegenstandes 4 in einer ersten Bewegungsrichtung 16, die beispielsgemäß als Spannrich­ tung 16' bezeichnet sei, axial nach hinten im Sinne einer Ent­ fernung vom Spannfutter 3 und axial in das Spannvorrichtungsge­ häuse 2 hinein beaufschlagt und bis zum Erreichen einer in Fig. 1 und 2 unterhalb der Längsachse 34 gezeigten Spannstel­ lung verlagert. Es ist beispielsgemäß als wellen- oder stan­ genähnliches Längselement ausgebildet, das sich auch als Zugan­ ker bezeichnen ließe und das in dem Spannvorrichtungsgehäuse 2 in der ersten Bewegungsrichtung 16 sowie in einer hierzu entge­ gengesetzten axialen zweiten Bewegungsrichtung 17 verschiebbar ist. Diese zweite Bewegungsrichtung 17 des Spanngliedes 15 ist beim Ausführungsbeispiel gleichzeitig eine Freigaberichtung 17', in der das Spannglied 15 bis zum Erreichen einer in Fig. 1 und 2 oberhalb der Längsachse 34 gezeigten Freigabestel­ lung verlagerbar ist, um einen zuvor gespannten Gegenstand 4 freizugeben und insbesondere auch aus dem Spannfutter 3 auszu­ stoßen.

Das Spannglied 15 verfügt über einen in die Spannaufnahme 8 hineinragenden Spannkopf 18, der bei eingesetzter Werkzeugauf­ nahme 5 gleichzeitig vom offenen freien Ende her in den Hohl­ raum 22 des Spannschaftes 6 eintaucht. Der Spannkopf 18 ist im Vergleich zu einem sich daran anschließenden Schaftabschnitt 23 des Spanngliedes 15 mit größerem Querschnitt ausgeführt.

Zwar wäre eine Ausgestaltung möglich, bei der das Spannglied 15 mit dem Spannkopf 18 unmittelbar auf den zu spannenden Gegen­ stand 4 einwirkt, um diesen axial in die Spannaufnahme 8 hin­ einzuziehen. Vorteilhafter ist jedoch der beim Ausführungsbei­ spiel vorgesehene mittelbare Spannvorgang, bei dem das Spann­ glied 15 mit seinem Spannkopf 18 auf eine im Spannfutter 3 an­ geordnete Spanneinheit 24 einwirkt, die an dem Spannschaft 6 angreift. Die Spanneinheit 24 des Ausführungsbeispiels ist von einer Spannzange 25 gebildet, die über mehrere entlang des Um­ fanges des Schaftabschnittes 23 verteilt angeordnete, radial verlagerbare längliche und axial ausgerichtete Spannelemente 26 verfügt. Sie sind beispielsgemäß im Bereich von Lagerstellen 27 bezüglich dem Spannvorrichtungsgehäuse 2 verschwenkbar gela­ gert. Ihre dem Spannkopf 18 zugewandten Enden weisen radial nach außen ragende Spannvorsprünge 27' auf, denen an der Innen­ fläche des Spannschaftes 6, in dessen Hohlraum 22 sie hineinra­ gen, ein konischer Ringbund 28 zugeordnet ist, der sie koaxial umgibt.

Befindet sich das Spannglied 15 in der in Fig. 1 oberhalb der Symmetrielinie 34 angeordneten Freigabestellung, sind die Span­ nelemente 26 radial nach innen und außer Eingriff mit dem Ring­ bund 28 verschwenkt. Diese Ausgangsstellung der Spannelemente 26 wird zweckmäßigerweise durch eine Federeinrichtung 32 vorge­ geben, die die Spannelemente 26 ringähnlich umschließt. Wird nun das Spannglied 15 in der ersten Bewegungsrichtung 16 bezie­ hungsweise Spannrichtung 16' axial zurückverlagert, ergibt sich durch den Spannkopf 18 eine Beaufschlagung der Spannelemente 26 mit radialer Komponente, so daß die Spannelemente 26 nach außen schwenken und mit ihren Spannvorsprüngen 27 den Ringbund 28 hintergreifen. Aufgrund dessen konischer Ausgestaltung und der entsprechend mit schrägen Flächen versehenen Spannvorsprünge 27 erfährt die Werkzeugaufnahme 5 hierdurch eine axiale Einzugs­ kraft 33, so daß sie sich an die Anlagefläche 13 anlegt. Die hierbei von dem Spannglied 15 eingenommene Spannstellung ist in Fig. 1 unterhalb der axialen Längsachse 34 illustriert.

Die Verlagerung des Spanngliedes 15 wird maßgeblich in einem dem Spannfutter 3 axial nachgeordneten Betätigungsabschnitt 35 der Spannvorrichtung 1 hervorgerufen. Dieser Betätigungsab­ schnitt 35 ist in Fig. 2 nochmals separat vergrößert darge­ stellt, wobei die oberhalb und unterhalb der Längsachse 34 ge­ zeigten Axialpositionen des Spanngliedes 15 den in Fig. 1 ein­ genommenen entsprechen.

Das längliche Spannglied 15 erstreckt sich axial in einem in­ nerhalb des Spannvorrichtungsgehäuses 2 befindlichen länglichen Aufnahmeraum 36. Es kann grundsätzlich einteilig ausgeführt sein, setzt sich beim Ausführungsbeispiel jedoch in vorteilhaf­ ter Weise aus mehreren, insbesondere zwei axial aneinanderge­ setzten Längenabschnitten zusammen. Es sind dies ein den Spann­ kopf 18 aufweisender Spannabschnitt 37, an den sich ein in Fig. 3 nochmals separat dargestellter Verriegelungsabschnitt 38 anschließt. Diese zwei Längenabschnitte sind beispielsweise ko­ axial miteinander verschraubt, wobei ein Gewindevorsprung 42 des einen Längenabschnittes in eine komplementäre Gewindeaus­ nehmung 43 des anderen Längenabschnittes eingreift. Der Ver­ riegelungsabschnitt 38 befindet sich im Bereich des Betäti­ gungsabschnittes 35 der Spannvorrichtung 1.

Die axiale Unterteilung des Spanngliedes 15 ermöglicht die ein­ fache Montage einer Rückstell-Federeinrichtung 101, deren Funk­ tionsweise später noch erläutert wird. Sie stützt sich axial zwischen dem Spannvorrichtungsgehäuse 2 und dem Spannglied 15 ab, wobei sie letzteres ständig in der Spannrichtung 16' beauf­ schlagt. Bevorzugt umschließt sie das Spannglied 15 koaxial und ist als Druckfedereinrichtung ausgebildet, insbesondere in Ge­ stalt einer Schraubenfedereinrichtung.

Dem Spannglied 15 ist im Bereich des Betätigungsabschnittes 35 der Spannvorrichtung 1 ein Beaufschlagungsglied 39 zugeordnet. Dieses ist zweckmäßigerweise in koaxialer Verlängerung zu dem Verriegelungsabschnitt 38 angeordnet, was auch aus Fig. 3 gut ersichtlich ist. Das Beaufschlagungsglied 39 und das Spannglied 15 sind bis zu einem gewissen Grad unabhängig voneinander in den beiden Bewegungsrichtungen 16, 17 relativ zueinander verla­ gerbar, was später noch näher erläutert wird.

In der Spannstellung des Spanngliedes 15 nimmt das Beaufschla­ gungsglied 39 die in Fig. 1 und 2 unterhalb der Längsachse 34 gezeigte zurückgeschobene Ausgangsposition ein. Eine an dem Beaufschlagungsglied 39 vorgesehene, dem Spannglied 15 axial zugewandte Drückfläche 49 liegt hierbei einer zugewandten Ge­ gendrückfläche 50 des Spanngliedes 15 mit axialem Schaltabstand "a" gegenüber. Beispielsweise befindet sich die Drückfläche 49 an der freien Stirnseite eines zapfenähnlichen Führungsab­ schnittes 102 am Ende des Beaufschlagungsgliedes 39, der axial verschiebbar in eine komplementäre Führungsausnehmung 103 am zugeordneten Ende des Spanngliedes 15 eintaucht, deren Grund­ fläche die Gegendrückfläche 50 bildet. Diese Anordnung kann aber auch umgekehrt sein.

An dem Beaufschlagungsglied 39 ist eine mit Bezug zu den beiden Bewegungsrichtungen 16, 17 und somit mit Bezug zur Längsachse 34 geneigt verlaufende erste Schrägflächenanordnung 44 vorgese­ hen. Sie befindet sich am Außenumfang des Beaufschlagungsglie­ des 39 und erstreckt sich über dessen gesamten Umfang, wobei sie vorzugsweise von einer zusammenhängenden kegeligen Fläche bzw. Konusfläche gebildet ist. Die Neigung verläuft derart, daß die erste Schrägflächenanordnung 44 in der ersten Bewegungs­ richtung 16, also in vom Spannfutter 3 entgegengesetzte Rich­ tung von radial innen nach radial außen ansteigt. Der Durchmes­ ser der ersten Schrägflächenanordnung 44 vergrößert sich also in Spannrichtung 16'.

Der ersten Schrägflächenanordnung 44 liegt quer zu den Bewe­ gungsrichtungen 16, 17 mit Abstand eine zweite Schrägflächenan­ ordnung 45 gegenüber. Deren Neigung ist derjenigen der ersten Schrägflächenanordnung 44 entgegengesetzt. Auch sie ist vor­ zugsweise von einer in sich geschlossenen Konusfläche gebildet und sie verläuft in der ersten Bewegungsrichtung 16 schräg von radial außen nach radial innen, so daß sich der von ihr um­ schlossene Querschnitt - entgegengesetzt zur ersten Schrägflä­ chenanordnung 44 - in der Spannrichtung 16' verjüngt.

Die beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45 verlaufen also in der zweiten Bewegungsrichtung 17 auseinander.

Die zweite Schrägflächenanordnung 45 befindet sich an einem re­ lativ zu dem Beaufschlagungsglied 39 und dem Spannglied 15 in den beiden Bewegungsrichtungen 16, 17 verlagerbaren Übertra­ gungsglied 46. Dieses ist beispielsgemäß hülsenartig ausgebil­ det und umschließt das Beaufschlagungsglied 39 im Bereich des­ sen erster Schrägflächenanordnung 44 koaxial, wobei die zweite Schrägflächenanordnung 45 im Bereich ihres Innenumfanges vorge­ sehen ist. Der radiale Zwischenraum zwischen den beiden Schräg­ flächenanordnungen 44, 45 stellt einen Wälzkörper-Aufnahmeraum 47 dar, in dem eine Wälzkörperanordnung 48 untergebracht ist. Letztere umfaßt beispielsgemäß mehrere über den Umfang des Spanngliedes 15 verteilt angeordnete, insbesondere von Kugeln gebildete Wälzkörper 52, die jeweils gleichzeitig an beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45 anliegen.

In der ersten Bewegungsrichtung 16 ist die Wälzkörperanordnung 48 durch die in dieser Richtung konvergierenden beiden Schräg­ flächenanordnungen 44, 45 fixiert. Diese nähern sich in der er­ sten Bewegungsrichtung 16 mit entgegengesetzter Neigung schräg aneinander an, wobei ihr geringster Abstand kleiner ist als der Durchmesser der einzelnen Wälzkörper 52. In der axialen Gegen­ richtung, also in der zweiten Bewegungsrichtung 17 ist die Wälzkörperanordnung 48 durch eine Anschlageinrichtung 53 axial unbewegbar fixiert. Sie dient also zur Vorgabe der Axialposi­ tion der Wälzkörperanordnung 48. Die Anschlageinrichtung 53 ist der Wälzkörperanordnung 48 zum Spannfutter 3 hin axial vorgela­ gert und verfügt über eine insbesondere exakt radial verlau­ fende, der Wälzkörperanordnung 48 zugewandte Anschlagfläche 54, die das Spannglied 15 ringförmig umgibt. Die Wälzkörperanord­ nung 48 liegt zweckmäßigerweise stets gleichzeitig an beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45 sowie an der Anschlagfläche 54 an.

Im Bereich ihres Betätigungsabschnittes 35 verfügt die Spann­ vorrichtung 1 über eine in dem Aufnahmeraum 36 angeordnete Spannfedereinrichtung 55. Sie ist zweckmäßigerweise das Beauf­ schlagungsglied 39 koaxial umschließend angeordnet. Bevorzugt handelt es sich bei ihr wie beim Ausführungsbeispiel um eine Druckfedereinrichtung, die zum Beispiel von einer Schraubenfe­ der oder von einem Tellerfederpaket gebildet ist. Die Spannfe­ dereinrichtung 55 wirkt in einer mit der zweiten Bewegungsrich­ tung 17 gleichgerichteten axialen ersten Kraftrichtung 60 mit ihrer Federkraft 62 auf das Übertragungsglied 46 ein und beauf­ schlagt dieses in der zweiten Bewegungsrichtung 17, also gerade entgegengesetzt zur Spannrichtung 16' des Spanngliedes 15.

Beispielsgemäß greift die Spannfedereinrichtung 55 einenends an einem radial nach außen ragenden Radialvorsprung 56 des Über­ tragungsgliedes 46 an, während es sich anderenends im Bereich der Rückseite der Spannvorrichtung 1 am Spannvorrichtungsge­ häuse 2 abstützt. Diese gehäuseseitige Abstützung erfolgt zweckmäßigerweise unter Vermittlung eines gehäuseseitig fixier­ ten, axial verstellbaren Einstellelementes 57, an dem sich die Spannfedereinrichtung 55 abstützt. Dieses Einstellelement 57 ist beim Ausführungsbeispiel ringförmig ausgebildet, wobei es den Beaufschlagungsabschnitt 39 koaxial umschließt und über eine Gewindeverbindungseinrichtung 59 am Innenumfang des Auf­ nahmeraums 36 axial verstellbar verankert ist. Auf diese Weise kann durch Änderung der Axialposition des Einstellelementes 57 die Vorspannung der Spannfedereinrichtung 55 nach Bedarf vorge­ geben werden.

Die Spannfedereinrichtung 55 liefert eine das in Spannstellung befindliche Spannglied 15 in Spannrichtung 16' beaufschlagende Spannkraft 58. Diese erzeugte Spannkraft 58 ist beim Ausfüh­ rungsbeispiel der Federkraft 62, mit der die Spannfedereinrich­ tung 55 das Übertragungsglied 46 beaufschlagt, axial entgegen­ gesetzt gerichtet.

Das Beaufschlagungsglied 39 ist Bestandteil einer vorzugsweise fluidbetätigten Beaufschlagungseinrichtung 63. Diese umfaßt eine in Fig. 1 strichpunktiert angedeutete Antriebseinrichtung 70, bei der es sich im Falle des Ausführungsbeispieles um einen pneumatischen oder vorzugsweise hydraulischen Arbeitszylinder handelt. Bei einfacheren Ausführungsformen wäre auch eine me­ chanische und/oder elektrische Beaufschlagungseinrichtung denk­ bar. Jedenfalls kann das Beaufschlagungsglied 39 unter Vermitt­ lung der Antriebseinrichtung 70 mit einer in der nach vorne zum Spannfutter 3 weisenden zweiten Bewegungsrichtung 17 wirksamen Freigabekraft 64 beaufschlagt werden, so daß es ausgehend von der erwähnten Ausgangsposition in der zweiten Bewegungsrichtung 17 verlagert wird.

Die Antriebseinrichtung 70 ist beispielsgemäß im Anschluß an das dem Spannkopf 18 entgegengesetzte axiale Ende des Beauf­ schlagungsgliedes 39 am Spannvorrichtungsgehäuse 2 angeordnet. Bei der Beaufschlagung des Beaufschlagungsabschnittes 39 kommen zweckmäßigerweise Maßnahmen zur Kraftübersetzung zur Anwendung, so daß mittels einer kleindimensionierten Antriebseinrichtung 70 eine hohe Freigabekraft 64 erzielt werden kann.

Zu dem vorgenannten Zweck ist ein mit dem Beaufschlagungsglied 39 zusammenarbeitender und vorzugsweise von dem Beaufschla­ gungsglied 39 unmittelbar gebildeter Beaufschlagungskolben 66 vorgesehen, der unter Abdichtung in eine gehäuseseitige Ausneh­ mung 65 eintaucht und dadurch den bewegbaren Wandabschnitt ei­ nes Beaufschlagungsraumes 67 bildet. Ein weiterer bewegbarer Wandabschnitt dieses Beaufschlagungsraumes 67 ist von einem An­ triebskolben 68 gebildet, der eine im Vergleich zum Beaufschla­ gungskolben 66 geringere Querschnittsfläche aufweist. Der An­ triebskolben 68 ist in einem in den Beaufschlagungsraum 67 aus­ mündenden Führungskanal 69 insbesondere koaxial zum Beaufschla­ gungskolben 66 angeordnet und zwischen einer in Fig. 1 unter­ halb der Längsachse 34 angedeuteten unwirksamen Stellung und einer oberhalb der Längsachse 34 angedeuteten wirksamen Stel­ lung axial verschiebbar. Zwischen den einander zugewandten Stirnflächen des Beaufschlagungskolbens 66 und des Antriebskol­ bens 68 befindet sich im Innern des Beaufschlagungsraumes 67 und des Führungskanals 69 ein hydraulisches Medium, insbeson­ dere Öl.

In der unwirksamen Stellung ist der Antriebskolben 68 in den Führungskanal 69 zurückgezogen, so daß der Beaufschlagungskol­ ben 66 nahe an der ihm gegenüberliegenden Begrenzungsfläche 72 des Beaufschlagungsraumes 67 anliegt. Hierbei nimmt das Beauf­ schlagungsglied 39 beim Ausführungsbeispiel die Ausgangsstel­ lung und das Spannglied 15 die Spannstellung ein. Zum Umschal­ ten des Spanngliedes 15 in die Freigabestellung wird die An­ triebseinrichtung 70 aktiviert und dadurch der Antriebskolben 68 in Richtung zum Beaufschlagungskolben 66 verlagert, wobei er das hydraulische Beaufschlagungsmedium verdrängt, das somit über die größere Querschnittsfläche des Beaufschlagungskolbens 66 auf das Beaufschlagungsglied 39 einwirkt, das somit mit ver­ stärkter Freigabekraft 64 beaufschlagt wird.

Der Beaufschlagungsraum 67 und der Führungskanal 69 können wie abgebildet an einem mit dem Spannvorrichtungsgehäuse 2 verbun­ denen Zusatzteil 73 vorgesehen sein. Der Antriebskolben 68 kann von der Kolbenstange eines fluidbetätigten Arbeitszylinders 70 gebildet sein.

Die beispielsgemäße Spannvorrichtung 1 wartet mit einer weite­ ren Besonderheit auf. Sie verfügt über eine Verriegelungsein­ richtung 82, die dazu dient, das Spannglied 15 in der Spann­ stellung formschlüssig axial unbeweglich zu fixieren. Sie wird selbsttätig durch die Relativbewegung zwischen den beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45 betätigt, und zwar sowohl zur Verriegelung als auch zur Entriegelung.

Die Verriegelungseinrichtung 82 umfaßt einen gehäusefesten Füh­ rungskörper 83, der in Fig. 4 nochmals separat dargestellt ist und der sich in dem Aufnahmeraum 36 befindet, wo er beispiels­ weise durch Verschraubung mit dem Spannvorrichtungsgehäuse 2 fest verbunden ist. Er verfügt über eine hülsenartige Gestalt und erstreckt sich im Umfangsbereich des Verriegelungsabschnit­ tes 38 des Spanngliedes 15. In vorteilhafter Weise bildet die­ ser Führungskörper 83 mit seinem vom Spannfutter 3 abgewandten rückwärtigen Ende gleichzeitig die Anschlageinrichtung 53. Da­ durch erübrigen sich separate Bauteile. Der hülsenartige Füh­ rungskörper 83 verfügt über wenigstens einen und vorzugsweise über zwei einander diametral gegenüberliegend angeordnete Füh­ rungsschlitze 84. Diese Führungsschlitze 84 verlaufen quer mit Bezug zur Längsachse 34 und haben bezüglich einer Radialebene 85 einen Schrägverlauf, wobei ihre radial außen liegenden äuße­ ren Schlitzöffnungen 86 weiter von der Plananlagefläche 13 ent­ fernt sind, als ihre nach radial innen zu dem vom Führungskör­ per 83 umschlossenen Halteraum 88 hin offenen inneren Schlitz­ öffnungen 87.

Der Verriegelungsabschnitt 38 wird von der den Halteraum 88 be­ grenzenden Innenumfangsfläche des Führungskörpers 83 axial ver­ schieblich umfaßt. Er verfügt im Bereich seines Außenumfanges 89 über eine der Anzahl der Führungsschlitze 84 entsprechende Anzahl von Verriegelungsnuten 90, die bei in Spannstellung be­ findlichem Spannglied 15 der inneren Schlitzöffnung 87 eines jeweils zugeordneten Führungsschlitzes 84 gegenüberliegen. Ihre axial tiefer in dem Aufnahmeraum 36 liegende hintere Nutflanke 93 hat einen Schrägverlauf, dessen radial tiefer liegender Be­ reich näher zur Anlagefläche 13 liegt als sein dem jeweiligen Führungsschlitz 84 zugeordneter äußerer Bereich.

Die Verriegelungseinrichtung 82 verfügt desweiteren über eine der Anzahl der Führungsschlitze 84 entsprechende Anzahl von insbesondere stiftartigen, zylindrischen Verriegelungselementen 94. Jedes Verriegelungselement 94 ist in einem Führungsschlitz 84 zwischen einer in Fig. 2 oberhalb der Längsachse 34 strich­ punktiert bei 91 dargestellten Entriegelungsstellung und einer unterhalb der Längsachse 34 dargestellten Verriegelungsstellung 92 bewegbar geführt angeordnet. Bei in Spannstellung befindli­ chem Spannglied 15 befindet sich ein jeweiliges Verriegelungs­ element 94 in der Verriegelungsstellung 92, in der es, dem Schrägverlauf des Führungsschlitzes 84 folgend, im Bereich der inneren Schlitzöffnung 87 liegt und dabei durch diese innere Schlitzöffnung 87 hindurch in die zugeordnete Verriegelungsnut 90 hineinragt. Dabei wird dessen hintere Nutflanke 93 mit der Spannkraft 58 beaufschlagt und somit die Axialposition verrie­ gelt. Hingegen befinden sich die Verriegelungselemente 94 in der Entriegelungsstellung außerhalb der Verriegelungsnuten 90, so daß das Spannglied 15 ungehindert axial verlagerbar ist.

Das Spannglied 15 wird in der Verriegelungsstellung 92 der Ver­ riegelungselemente 94 und bei zugunsten einer kompakten Bauwei­ se relativ schwach ausgelegter Spannfedereinrichtung 55 mit großer Spannkraft 58 beaufschlagt. Der Grund hierfür liegt ins­ besondere in dem Schrägverlauf der Führungsschlitze 84 und der hinteren Nutflanke 93 der Verriegelungsnuten 90. Beispielsgemäß ist durch die Verriegelungseinrichtung 82 eine Spannkraftüber­ setzung von 1 : 33 bis 1 : 78 realisierbar.

Die Verlagerung zwischen der Entriegelungsstellung und der Ver­ riegelungsstellung erfolgt durch ein in Fig. 4 nochmals sepa­ rat dargestelltes hülsenförmiges Betätigungsglied 95, das bei­ spielsgemäß von dem Übertragungsglied 46 gebildet ist. Es könnte sich auch um ein separates, mit dem Übertragungsglied 46 bewegungsgekoppeltes Teil handeln. Es verfügt im Bereich seines Innenumfanges über eine in Fig. 4 angedeutete Führungskontur 96, die mit den am Außenumfang des Führungskörpers 83 über die Führungsschlitze 84 hinausragenden Endabschnitten der zylindri­ schen Verriegelungselemente 94 zusammenarbeitet. In Fig. 4 ist im Zusammenhang mit dem Übertragungsglied 46 verdeutlicht, wie die hier geschnitten angedeuteten Verriegelungselemente 94 in der Entriegelungsstellung (oberhalb der Längsachse 34) und in der Verriegelungsstellung (unterhalb der Längsachse 34) mit der insbesondere von Schlitzen und/oder Ausnehmungen gebildeten Führungskontur 96 in Eingriff stehen. Es geht dort insbesondere hervor, daß die Führungskontur 96 über eine axiale Sicherungs­ ausnehmung 97 verfügt, die ein zugeordnetes Verriegelungsele­ ment 94 in der Verriegelungsstellung radial außen und vorzugs­ weise auch radial innen übergreift, so daß ein selbsttätiges Verlagern längs des Führungschlitzes 84 ausgeschlossen ist.

An die äußere Schlitzöffnung 86 eines jeweiligen Führungs­ schlitzes 84 schließt sich in der Spannrichtung 16' unmittelbar eine axiale Schlitzerweiterung 98 an. Sie ermöglicht dem Ver­ riegelungselement 94 im entriegelten Zustand eine axiale Verla­ gerung gemäß Doppelpfeil 105 zwischen der Entriegelungsstellung 91 und einer am Ende der Schlitzerweiterung 98 anliegenden End­ stellung 104 (Fig. 2).

Die Betriebsweise der Spannvorrichtung 1 ist nun folgende:

Es sei zunächst angenommen, daß die Antriebseinrichtung 70 deaktiviert ist und das Spannglied 15 die in Fig. 1 und 2 unterhalb der Längsachse 34 abgebildete Spannstellung einnimmt, in der es einen Gegenstand 4 durch Zugbeaufschlagung im Spann­ futter 3 hält. Hierbei ist das Übertragungsglied 46 von der Spannfedereinrichtung 55 mit der Federkraft 62 beaufschlagt, so daß es axial in der zweiten Bewegungsrichtung 17 nach vorne in Richtung zum Spannfutter 3 verlagert ist und die abgebildete Haltestellung einnimmt. Hierbei befinden sich die Verriege­ lungselemente 94 in ihrer Verriegelungsstellung 92, wobei sie durch Eingriff in die Verriegelungsnuten 90 das Spannglied 15 mit der Spannkraft 58 in Spannrichtung 16' beaufschlagen und in der Spannstellung halten, deren Axialposition durch die Anlage zwischen den beiden Flächen 13, 14 definiert ist. Die Verriege­ lungselemente 94 sind hierbei ständig von der Spannfederein­ richtung 55 beaufschlagt, indem das Übertragungsglied 46 mit einer Drückflanke 106 der Führungskontur 96 bzw. der Siche­ rungsausnehmung 97 auf sie einwirkt. Auch wenn im anschließen­ den Betrieb einer mit der Spannvorrichtung ausgestatteten Ma­ schine eine Rotationsbewegung um die Längsachse 34 stattfindet, stellt die Sicherungsausnehmung 97 sicher, daß die Verriege­ lungselemente 94 nicht fliehkraftbedingt in Richtung zur Ent­ riegelungsstellung 91 nach außen wandern können.

Die Haltestellung des Übertragungsgliedes 46 ist durch eine axiale Relativposition zwischen ihm und dem Beaufschlagungs­ glied 39 gekennzeichnet, bei der die beiden Schrägflächenanord­ nungen 44, 45 eine derartige axiale Relativposition einnehmen, daß sich ihre jeweils radial weiter innenliegenden Endab­ schnitte 74, 75' in Querrichtung und insbesondere radial gegen­ überliegen. Beim Ausführungsbeispiel liegt der dem Spannfutter 3 abgewandte hintere Endabschnitt 75' der nach innen weisenden zweiten Schrägflächenanordnung 45 dem zum Spannfutter 3 weisen­ den vorderen Endabschnitt 74 der ersten Schrägflächenanordnung 44 des Beaufschlagungsgliedes 39 gegenüber. Die dazwischen an­ geordnete Wälzkörperanordnung 48 liegt gleichzeitig an diesen beiden Endabschnitten 74, 75' an und ferner an einem radial weiter innenliegende inneren Bereich 77 der Anschlagfläche 54 der Anschlageinrichtung 53. Die beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45 sind hierbei axial versetzt zueinander angeordnet und überlappen sich lediglich mit den erwähnten Endabschnitten 74, 75'. Das Beaufschlagungsglied 39 wird somit durch die über die Wälzkörperanordnung 48 zusammenarbeitenden Schrägflächenanord­ nungen 44, 45 in der Ausgangsstellung gehalten.

Um eine Entnahme oder einen Wechsel des gespannten Gegenstandes 4 vornehmen zu können, wird das Spannglied 15 in die Freigabe­ stellung umgeschaltet. Hierzu wird die Beaufschlagungseinrich­ tung 63 aktiviert, indem unter Vermittlung der Antriebsein­ richtung 70 das Beaufschlagungsglied 39 in der zweiten Bewe­ gungsrichtung 17 in Richtung zum Spannglied 15 verlagert wird. Dadurch wird gleichzeitig die am Beaufschlagungsglied 39 ange­ ordnete erste Schrägflächenanordnung 44 mitbewegt, die somit auf die Wälzkörperanordnung 48 einwirkt. Da diese in der ent­ sprechenden zweiten Bewegungsrichtung 17 durch die Anschlagein­ richtung 53 blockiert ist, erfährt sie eine Kraft gemäß Pfeil 78 nach radial außen, mit der sie auf die zweite Schrägflächen­ anordnung 45 am Übertragungsglied 46 einwirkt. Dies führt in­ folge der Neigung der Flächen zu einer Kraftumlenkung, so daß das Übertragungsglied 46 mit einer Lösekraft 30 beaufschlagt wird, die in einer der Federkraft 62 axial entgegengesetzten zweiten Kraftwirkung 61 wirkt. Durch entsprechende Auslegung der Beaufschlagungseinrichtung 63 ist gewährleistet, daß die Lösekraft 30 größer ist als die Federkraft 62, so daß sich das Übertragungsglied 46 in der ersten Bewegungsrichtung 16 aus der Haltestellung in Richtung der in Fig. 1 und 2 oberhalb der Längsachse 34 angedeuteten Lösestellung verlagert. Die Wälzkör­ peranordnung 48 rollt sich dabei an den beiden sich in entge­ gengesetzte Axialrichtungen bewegenden Schrägflächenanordnungen 44, 45 ab und gleitet gleichzeitig in Querrichtung gemäß Pfeil 78 an der Anschlagfläche 54 der Anschlageinrichtung 53 radial nach außen.

Mit zunehmender Relativverlagerung des Beaufschlagungsgliedes 39 und des Übertragungsgliedes 46 vergrößert sich die axiale Überdeckung der beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45, um sich anschließend in entgegengesetzte Richtungen wieder zu verrin­ gern, so daß sich letztlich der in Fig. 1 und 2 oberhalb der Längsachse 34 abgebildete Zustand einstellt, bei dem die am Übertragungsglied 46 vorgesehene zweite Schrägflächenanordnung 45 mit ihrem radial weiter außen liegenden vorderen Endab­ schnitt 75 dem ebenfalls radial weiter außen liegenden rückwär­ tigen Endabschnitt 74' der ersten Schrägflächenanordnung 44 ge­ genüberliegt. Die Wälzkörperanordnung 48 hat hierbei ihre Axi­ alposition relativ zum Spannvorrichtungsgehäuse 2 nicht verän­ dert, sondern sich lediglich ein Stück weit radial nach außen verlagert, so daß sie an einem äußeren Bereich 76 der Anschlag­ fläche 54 anliegt.

Das Entriegeln der Verriegelungselemente 94 erfolgt somit auto­ matisch bei in der zweiten Bewegungsrichtung 17 erfolgender Be­ aufschlagung des Beaufschlagungsgliedes 39 durch die Antriebs­ einrichtung 70. Durch die vom Beaufschlagungsglied 39 initi­ ierte, die Spannfedereinrichtung 55 durch die Lösekraft 30 kom­ primierende Rückverlagerung des Übertragungsgliedes 46 wird zu­ nächst die Sicherheitsverriegelung der Verriegelungselemente 94 aufgehoben, indem sich die Sicherungsausnehmungen 97 axial von den Verriegelungselementen 94 entfernen. Anschließend wirkt ei­ ne Ausrückflanke 99 der Führungskontur 96 in der ersten Bewe­ gungsrichtung 16 auf die Verriegelungselemente 94 ein und ver­ lagert diese entlang der schrägen Führungsschlitze 84 nach aus­ sen in die Entriegelungsstellung 91 im Bereich der äußeren Schlitzöffnung 86 und anschließend entlang der axialen Schlitzerweiterung 98 bis zum Erreichen der Endstellung 104 am Schlitzende. Hierbei nimmt die Spannfedereinrichtung 55 ihren maximalen komprimierten Zustand ein, das Übertragungsglied 46 befindet sich in der Lösestellung.

Sobald die Verriegelungselemente 94 die Entriegelungsstellung 91 erreicht haben, ist das Spannglied 15 nicht mehr durch die Spannfedereinrichtung 55 in Spannrichtung 16' vorgespannt und auch nicht mehr formschlüssig axial unbeweglich verriegelt. Es kann daher zur Freigabe des gespannten Gegenstandes 4 in der Freigaberichtung 17' zum Spannfutter 3 hin verlagert werden. Von besonderem Vorteil beim Ausführungsbeispiel ist die Tatsa­ che, daß das Beaufschlagungsglied 39 nicht nur zur Entriegelung des Spanngliedes 15, sondern auch bewußt zum axialen Verschie­ ben des Spanngliedes 15 in der Freigaberichtung 17' dient, um den im Spannfutter 3 regelmäßig sehr fest sitzenden Gegenstand 4 aus dem Spannfutter 3 auszuschieben bzw. auszustoßen. Um dies zu verwirklichen, ist die durch die Antriebseinrichtung 70 ver­ ursachte Vorwärtsbewegung des Beaufschlagungsgliedes 39 in der zweiten Bewegungsrichtung 17 in mehrere axiale Hubphasen unter­ teilt.

Zunächst findet eine erste Hubphase statt, in der sich das Be­ aufschlagungsglied 39 ausgehend von der Ausgangsstellung rela­ tiv zu dem stillstehenden Spannglied 15 in Richtung zum Spann­ glied 15 verlagert, wobei sich der Schaltabstand "a" verrin­ gert, bis das Beaufschlagungsglied 39 am Ende der ersten Hub­ phase mit seiner Drückfläche 49 an der Gegendrückfläche 50 des Verriegelungsabschnittes 38 anliegt. Während dieser ersten Hub­ phase erfolgt gleichzeitig eine in der ersten Bewegungsrichtung 16 erfolgende Relativbewegung des Übertragungsgliedes 46, wobei die Verriegelungselemente 94 in die Entriegelungsstellung 91 im Bereich der äußeren Schlitzöffnung 86 verbracht werden. Bei der hierbei vorliegenden Zwischenstellung des Beaufschlagungsglie­ des 39 kommt die Wälzkörperanordnung 48 vorzugsweise etwa axial mittig der beiden Schrägflächenanordnungen 44, 45 zu liegen.

Bei der sich anschließenden weiteren Hubphase des Beaufschla­ gungsgliedes 39 wirkt dieses über seine Drückfläche 49 mit der Freigabekraft 64 auf die Gegendrückfläche 50 ein und übt somit eine Drückkraft auf das Spannglied 15 aus. Dabei wird das Spannglied 15 von dem Beaufschlagungsglied 39 in Freigaberich­ tung 17' verschoben, so daß die Spanneinheit 24 außer Eingriff mit dem Gegenstand 4 gelangt. Außerdem stößt das Spannglied 15 mit seinem Spannkopf 18 gegen eine in Spannrichtung 16' wei­ sende Beaufschlagungsfläche 107 des Gegenstandes 4, so daß auf diesen eine Schubkraft ausgeübt wird, die ihn aus dem Spannfut­ ter 3 ausschiebt oder ausstößt. Die Beaufschlagungsfläche 107 ist zweckmäßigerweise von der Grundfläche des Hohlraumes 22 des Spannschaftes 6 gebildet.

Während dieser vorerwähnten weiteren Hubphase wird das Übertra­ gungsglied 46 vollends in die Lösestellung verlagert, wobei die Verriegelungselemente 94 entlang dem zylindrischen Umfang des Verriegelungsabschnittes 38 entlang der axialen Schlitzerweite­ rung 98 ungehindert zurückgezogen werden.

Die erwähnten Hubphasen gehen zweckmäßigerweise kontinuierlich unmittelbar ineinander über.

In der somit vorliegenden Freigabestellung des Spanngliedes 15 sind die Verriegelungsnuten 90 den inneren Schlitzöffnungen 87 der Führungsschlitze 84 axial vorgelagert beabstandet.

Bei der in Freigaberichtung 17' erfolgenden Verlagerung des Spanngliedes 15 wird gleichzeitig die Rückstell-Federeinrich­ tung 101 komprimiert. Die auf den Gegenstand 4 einwirkende Schubkraft ist somit etwas geringer als die Freigabekraft 64.

Ein zu spannender Gegenstand 4 wird bei in Freigabestellung be­ findlichem Spannglied 15 in das Spannfutter 3 eingesetzt. An­ schließend wird das Spannglied 15 aus der Freigabestellung in die Spannstellung verlagert. Hierzu genügt beim Ausführungsbei­ spiel ein Entfernen der das Beaufschlagungsglied 39 in Freiga­ berichtung 17' beaufschlagenden, von der Antriebseinrichtung 70 erzeugten Freigabekraft 64. Bevorzugt ist die Antriebseinrich­ tung 70 als einfachwirkender Arbeitszylinder ausgebildet, so daß es hierzu genügt, die in diesem Arbeitszylinder befindliche Beaufschlagungskammer zu entlasten bzw. zu entlüften. Nachdem dadurch die Freigabekraft 64 entfällt und an dem Übertragungs­ glied 46 keine Lösekraft 30 mehr angreift, ist die Spannfeder­ einrichtung 55 in der Lage, das Übertragungsglied 46 soweit in der zweiten Bewegungsrichtung 17 zu verlagern, bis die mitbe­ wegten Verriegelungselemente 94 aus der Endstellung 104 in die Entriegelungsstellung 91 gelangt sind. Da hierbei durch die mit den Schrägflächenanordnungen 44, 45 zusammenwirkende Wälzkör­ peranordnung 48 gleichzeitig eine in der ersten Bewegungsrich­ tung 16 wirksame Rückstellkraft auf das Beaufschlagungsglied 39 einwirkt, wird dieses in Richtung der Ausgangsstellung zurück­ verlagert.

Die Rückstell-Federeinrichtung 101 bewirkt dabei, daß sich das Spannglied 15, das vom Beaufschlagungsglied 39 wegen der losen Verbindung nicht mitgenommen wird, ebenfalls in der ersten Be­ wegungsrichtung 16 und somit in Spannrichtung 16' verlagert. Dadurch nähern sich die Verriegelungsnuten 90 der jeweils zuge­ ordneten inneren Schlitzöffnung 87 der Führungsschlitze 84 an, bis sie dieser gegenüberliegen. Nun werden die Verriegelungs­ elemente 94 über das von der Spannfedereinrichtung 55 beauf­ schlagte Übertragungsglied 46 entlang den Führungsschlitzen 84 in die Verriegelungsstellung verbracht und die Spannstellung ist erneut erreicht.

Der grundsätzliche Aufbau der Verriegelungseinrichtung 82 als solches kann dem aus der DE 44 27 933 A1 hervorgehenden im we­ sentlichen entsprechen. Weitere Ausführungen erübrigen sich da­ her an dieser Stelle.

Um zu gewährleisten, daß die Verriegelungsnuten 90 stets die korrekte Winkellage mit Bezug zu den Führungsschlitzen 84 ein­ nehmen, ist das Spannglied 15 zweckmäßigerweise mit Bezug zum Spannvorrichtungsgehäuse 2 verdrehgesichert. Beispielsgemäß sind hierzu von Kugeln gebildete Verdrehsicherungskörper 100 vorgesehen, die gleichzeitig in Längsausnehmungen 108, 109 am Innenumfang des Führungskörpers 83 und am Außenumfang 89 des Spanngliedes 15 eingreifen. Dadurch erfolgt eine Verdrehsi­ cherung ohne Beeinträchtigung der axialen relativen Verschieb­ barkeit.

Claims (19)

1. Spannvorrichtung zum lösbaren Spannen von Gegenstän­ den (4), z. B. Werkzeuge, Werkzeugaufnahmen, Meßgeräte oder Werkstücke,

• 1. mit einer Spannfedereinrichtung (55), die mit einer in ei­ ner axialen ersten Kraftrichtung (60) wirksamen Federkraft (62) ein axial bewegbares Übertragungsglied (46) beauf­ schlagt und über dieses mittelbar oder unmittelbar mit ei­ ner Spannkraft (58) auf den zu spannenden Gegenstand (4) einwirkt,
• 2. mit einer Beaufschlagungseinrichtung (63) zur Erzeugung einer das Übertragungsglied (46) entgegen der Federkraft (62) in einer entgegengesetzten axialen zweiten Kraftrich­ tung (61) beaufschlagenden Lösekraft (30), die ein in zwei einander entgegengesetzten axialen Bewegungsrichtungen (16, 17) bewegbares Beaufschlagungsglied (39) aufweist, wobei das Übertragungsglied (46) und das Beaufschlagungs­ glied (39) in den beiden axialen Bewegungsrichtungen (16, 17) relativ zueinander verlagerbar sind,
• 3. mit einer an dem Beaufschlagungsglied (39) vorgesehenen, mit Bezug zu den Bewegungsrichtungen (16, 17) geneigt ver­ laufenden ersten Schrägflächenanordnung (44), der eine an dem Übertragungsglied (46) vorgesehene, eine entgegenge­ setzte Neigung aufweisende zweite Schrägflächenanordnung (45) mit Abstand gegenüberliegt,
• 4. und mit einer sich zwischen den beiden Schrägflächenanord­ nungen (44, 45) befindenden und an diesen anliegenden, zur Kraftumlenkung dienenden Wälzkörperanordnung (48),

dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Schrägflächenanord­ nungen (44, 45) quer zu den beiden axialen Bewegungsrichtungen (16, 17) gegenüberliegen und in der ersten Kraftrichtung (60) auseinanderlaufen, wobei sich die Wälzkörperanordnung (48) ent­ gegen der von den Schrägflächenanordnungen (44, 45) auf sie ausgeübten Axialkraft an einer axial vorgelagerten Anschlagein­ richtung (53) in Querrichtung beweglich abstützt und bei einer im Sinne der Erzeugung der Lösekraft (30) erfolgenden Verlage­ rung des Beaufschlagungsgliedes (39) eine entgegengesetzt ge­ richtete Verlagerung des von der Spannfedereinrichtung (55) be­ aufschlagten Übertragungsgliedes (46) hervorruft.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Übertragungsglied (46) mit einem mittelbar oder unmittelbar auf den zu spannenden Gegenstand (4) einwir­ kenden, in den beiden Bewegungsrichtungen (16, 17) axial zwi­ schen einer Spannstellung und einer Freigabestellung verlager­ baren Spannglied (15) zusammenarbeitet und auf dieses in der Spannstellung eine von der Federkraft (62) herrührende, dieser zweckmäßigerweise entgegengesetzte Spannkraft (58) ausübt.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Verriegelungseinrichtung (82) vorhanden ist, die ein mit dem Übertragungsglied (46) bewegungsgekoppeltes oder vorzugsweise von diesem gebildetes Betätigungsglied (95) aufweist und die über wenigstens ein zwischen einer eine axiale Verlagerung des Spanngliedes (15) ermöglichenden Entriegelungs­ stellung und einer unter Ausübung der Spannkraft (58) mit dem Spannglied (15) in Eingriff stehenden Verriegelungsstellung verlagerbares Verriegelungselement (94) verfügt, wobei das Be­ tätigungsglied (95) derart mit dem wenigstens einen Verriege­ lungselement (94) gekoppelt ist, daß es bei durch das Beauf­ schlagungsglied (39) in der zweiten Kraftrichtung (61) verur­ sachter Verlagerung des Übertragungsgliedes (46) ein Verlagern des wenigstens einen Verriegelungselementes (94) aus der Ver­ riegelungsstellung in die Entriegelungsstellung hervorruft.

4. Spannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung (82) über einen ge­ häusefesten, das Spannglied (15) hülsenartig umschließenden Führungskörper (83) verfügt, an dem das mindestens eine Verrie­ gelungselement (94) bewegbar geführt ist und der gleichzeitig die Anschlageinrichtung (53) bilden kann.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an dem Führungskörper (83) für das jeweilige, insbesondere zylindrisch ausgebildete Verriegelungselement (94) ein schräger Führungsschlitz (84) vorgesehen ist, der zu dem vom Führungskörper (83) umschlossenen Innenraum (88) hin offen ist, so daß das betreffende Verriegelungselement (94) in der Verriegelungsstellung in eine gegenüberliegende Verriegelungs­ nut (90) des Spanngliedes (15) eingreifen und eine Nutflanke (93) der Verriegelungsnut (90) in Richtung der Spannstellung beaufschlagen kann.

6. Spannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (46) hülsenartig aus­ gebildet ist und den Führungskörper (83) axial verschieblich umgreift.

7. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beaufschlagungsglied (39) und das Spannglied (15) einander derart zugeordnet sind, daß das Beaufschlagungsglied (39) ausgehend von einer Ausgangsstellung, in der das Spannglied (15) die Spannstellung einnimmt, unter Vermittlung der Beaufschlagungseinrichtung (63) eine zum Spann­ glied (15) gerichtete erste Hubphase ausführen kann, in der es unabhängig vom Spannglied bis zur axialen Anlage an diesem in eine Zwischenstellung verlagert wird, wobei gleichzeitig das mindestens eine Verriegelungselement (90) unter Vermittlung des Übertragungsgliedes (46) aus der Verriegelungsstellung in die Entriegelungsstellung gelangt, worauf das Beaufschlagungsglied (39) in einer anschließenden gleichgerichteten weiteren Hub­ phase auf das Spannglied (15) einwirkt und dieses aus der Spannstellung in die Freigabestellung verlagert.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wälzkörperanordnung (48) in der Zwischenstel­ lung des Beaufschlagungsgliedes (39) eine Zwischenposition zwi­ schen den axialen Endabschnitten (74, 74', 75, 75') der beiden Schrägflächenanordnungen (44, 45) einnimmt, derart, daß das Übertragungsglied (46) während sämtlicher Hubphasen des Beauf­ schlagungsgliedes (39) eine dessen Bewegungsrichtung entgegen­ gesetzte Bewegung ausführt.

9. Spannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an dem Spannglied (15) eine dieses in Rich­ tung der Spannstellung beaufschlagende Rückstell-Federeinrich­ tung (101) angreift.

10. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannglied (15) derart ausge­ bildet ist, daß es bei seiner Verlagerung in die Freigabestel­ lung mit einer Schubkraft auf den gespannten Gegenstand (4) einwirkt.

11. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beaufschlagungseinrichtung (63) mit fluidischer Kraftübersetzung auf das Beaufschlagungsglied (39) einwirkt.

12. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine jeweilige Schrägflächenanord­ nung (44, 45) von einer Konusfläche gebildet ist.

13. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schrägflächenanordnung (44) am Außenumfang des Beaufschlagungsgliedes (39) und die zweite Schrägflächenanordnung (45) am Innenumfang des das Be­ aufschlagungsglied (39) koaxial umschließenden Übertragungs­ gliedes (46) vorgesehen ist.

14. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannglied (15) ein in der Spannstellung auf Zug beanspruchtes Zugelement ist.

15. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfedereinrichtung (55) eine Druckfedereinrichtung ist.

16. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannfedereinrichtung (55) das Längserstreckung aufweisende Beaufschlagungsglied (39) koaxial umfaßt.

17. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Wälzkörperanordnung (48) eine Mehrzahl von Kugelkörpern (52) umfaßt.

18. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannglied (15) mit einer Spanneinheit (24) insbesondere in Gestalt einer Spannzange (25) zusammenarbeitet.

19. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zu spannende Gegenstand (4) eine Werkzeugaufnahme insbesondere des Typs HSK (Hohlschaft-ke­ gelig; DIN 69893) aufweist.